Laboratorio

Experiencia: Curva tensión-deformación

Introducción
En esta experiencia, realizamos el ensayo de tracción de muestras de diversos materiales. Con los datos obtenidos elaboramos un gráfico tensión-deformación y lo analizamos.
La muestra de material fue de policarbonato. Sus dimensiones eran: 4mm de ancho, 0,4mm de espesor y 800mm de largo (Lo)
Para tomar los datos y elaborar el gráfico usamos unaparato de ensayo de tracción en el cual la fuerza se aplicaba manualmente con una manivela.
Para medir simultáneamente la fuerza aplicada a la muestra y la deformación de ésta, el aparato cuenta con sensores. Los datos se registran en Newton (fuerza) y centímetros (∆L).
El área y la longitud inicial de las muestras se midieron con un calibre cuya precisión es de 0,1mm.
Modelo teórico
Definimosla tensión como 
Como utilizamos solamente el área original de la muestra a pesar de que sabemos que ésta varía cuando se deforma, lo que en realidad vamos a graficar es la tensión aparente.
Definimos la deformación unitaria como  
Sabemos que en algún rango de tensiones el cuerpo se puede comportar de acuerdo a la Ley de Hooke ( )
En las regiones que supondremos que esta se cumpleaproximadamente, determinaremos el módulo de Young E, sabiendo que es la pendiente del gráfico σ-ε, usando el ajuste de una función lineal. Como los datos obtenidos fueron F- ΔL, aplicaremos la siguiente fórmula para calcular el módulo de Young

Procedimiento
Primeramente se seleccionó la muestra de material a utilizar (policarbonato). Este se lo coloco en los cabezales del aparato antes deajustarlos, procurando que no se encontrara ni traccionada ni suelto. A demás teniendo en cuenta que la palanca de medición de la fuerza se encuentre bien apoyada sobre el cabezal para reducir los errores. Finalmente se procedió a aplicar la fuerza manualmente lo más lento y continuo posible hasta observar la ruptura del material.





Resultados


Del grafico se pueden observar los siguientesvalores de importancia:
1. Tensión y deformación de proporcionalidad: estos valores nos marcan el fin de la zona Hookeana, donde el material se comporta de manera lineal a la fuerza aplicada, sufriendo deformaciones elásticas. (Es decir, si se detiene el ensayo el material volvería a sus dimensiones originales).
Tensión de proporcionalidad: σp= 31.268,125 kPa
Deformación de proporcionalidad porcentual:Zona Hookeana


Módulo de Young:










*Observación: Para el cálculo del módulo de Young en vez de utilizar: , utilizamos el valor de la pendiente obtenida por el gráfico.





2. Período de endurecimiento por deformación:


3. Esfuerzo máximo:
Deformación máxima porcentual:4. Periodo de estricción:


5. Esfuerzo de ruptura:
Deformación de ruptura:


Observaciones:

1. Debido a que el aparato tiene una palanca que varía su ángulo, se produce una torsión en una parte de la muestra. Es posible que en algunos momentos el esfuerzo medido no sea de tracción pura, por lo que es probable que el fin de la zonaHookeana, el esfuerzo máximo, y el de ruptura, no sean los correspondientes al ensayo de tracción pura. 
2. Los gráficos no son de tensión–deformación pero son proporcionales al esfuerzo aparente y a la deformación unitaria.

Conclusión:

El módulo de Young del policarbonato encontrado por tabla es de 2.300MPa, éste difiere en 500MPa (aproximadamente) con el obtenido experimentalmente (1800MPa). Estadiferencia puede derivar del aparato utilizado, ya que la fuerza era aplicada manualmente, por lo que no era perfectamente continua y paulatina. El ajuste de los cabezales y la palanca de transmisión de la fuerza a los sensores pueden ser otros de los factores que hayan alterado este resultado.
Teniendo en cuenta estas fallas, no fue un ensayo del todo aceptable ya que la probeta no se rompió en...